壓力變送器壓力老化系統(tǒng)的研制

【摘要】根據(jù)反復(fù)壓力加載老化工藝的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了適用于各種量程的壓力變送器液壓加載系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】壓力變送器；液壓加載系統(tǒng)設(shè)計(jì)；控制儀表

1、引言

壓力變送器能夠感受壓力，在石油、化工、制藥、煤礦等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，壓力變送器在應(yīng)用一段時(shí)間后會(huì)有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，而產(chǎn)品在出廠前都經(jīng)過(guò)了溫度老化過(guò)程，在此過(guò)程中通過(guò)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可見(jiàn)，壓力變送器的零點(diǎn)變化符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，因此排除了現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境溫度變化或元器件性能的變化對(duì)壓力變送器零點(diǎn)漂移所帶來(lái)的影響，通過(guò)對(duì)壓力傳感器加工及其組裝工藝過(guò)程的研究，得出壓力傳感器在機(jī)械加工中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力以及裝配過(guò)程中形成的應(yīng)力集中等不穩(wěn)定因素是造成現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器零點(diǎn)漂移的主要原因。而通常采用時(shí)效處理、反復(fù)壓力加載和機(jī)械振動(dòng)等老化工藝消除殘余內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)力集中，尤以反復(fù)壓力加載老化工藝最為有效。反復(fù)壓力加載老化工藝就是將新裝配的壓力變送器在額定壓力下，加壓—卸壓循環(huán)數(shù)千次，以利于內(nèi)應(yīng)力的加速釋放，使壓力變送器性能趨于穩(wěn)定。液壓加載有調(diào)節(jié)和控制方便、量程范圍廣的特點(diǎn)，因此本系統(tǒng)采用液壓加載方式。

2、系統(tǒng)組成及功能

由圖1可見(jiàn)系統(tǒng)由液壓泵、變頻器、壓力試驗(yàn)臺(tái)及附件、監(jiān)控儀表、控制儀表、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成，本系統(tǒng)可一次性同時(shí)對(duì)48臺(tái)壓力變送器進(jìn)行加載老化。

系統(tǒng)上電后，控制儀表控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，并可由控制儀表設(shè)定加壓后的保持時(shí)間、對(duì)應(yīng)老化的壓力變送器加載壓力及加壓—卸壓循環(huán)次數(shù)，儀表運(yùn)行后啟動(dòng)變頻器控制液壓泵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加壓，當(dāng)系統(tǒng)壓力上升到設(shè)定壓力的90%時(shí)，控制儀表對(duì)變頻器進(jìn)行PID控制，避免過(guò)壓的產(chǎn)生對(duì)壓力變送器造成損壞及由于管路中壓力損失的保壓。當(dāng)系統(tǒng)管路中的壓力保持時(shí)間達(dá)到和控制儀表上設(shè)定的保持時(shí)間一致后，控制儀表控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟，在控制儀表檢測(cè)到系統(tǒng)管路中壓力為零并持續(xù)1s后，控制儀表控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，開(kāi)始下一次的加壓—卸壓循環(huán)，當(dāng)加壓—卸壓循環(huán)次數(shù)達(dá)到控制儀表設(shè)定的加壓—卸壓循環(huán)次數(shù)時(shí)，控制儀表控制變頻器停止運(yùn)行及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟，使系統(tǒng)管路中壓力為零，并發(fā)出報(bào)警提示，提示系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)束。每個(gè)壓力變送器接口都有一個(gè)手閥，作用是當(dāng)某路壓力變送器有問(wèn)題時(shí)可以不影響系統(tǒng)的工作而任意拆卸，另外在變送器數(shù)量不足時(shí)可以關(guān)閉支路。

3、控制儀表

控制儀表PID的軟件實(shí)現(xiàn)

控制儀表的主程序包括初始化、鍵盤(pán)管理、控制模塊和顯示模塊的調(diào)用等。壓力信號(hào)的采集、濾波、標(biāo)度變換、控制算法以及顯示等功能的實(shí)現(xiàn)由各個(gè)子程序完成。軟件的主要流程是：利用AT98S52單片機(jī)調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換、濾波、標(biāo)度轉(zhuǎn)換模塊，然后根據(jù)偏差和偏差的變化率計(jì)算輸入信號(hào)的變化量，再由PID控制算法得出輸出控制量，該程序的流程圖如圖3所示：

4、系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用

本系統(tǒng)已應(yīng)用在我公司壓力變送器生產(chǎn)中，和溫度老化系統(tǒng)一起成為保證我公司產(chǎn)品質(zhì)量不可或缺的一部分，為我公司產(chǎn)品在市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)力的提高，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]陶永華.新型PID控制及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002

[2]Astrom，K.J.and Hagglund，T.PID Controllers：Theory，Design，and Tuning，second edition.Research Triangle Park，1995